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基于GIS的近49a淮河流域相对湿度演变特征研究 摘要：为揭示气候变暖背景下淮河流域空气相对湿度的变化规律，利用淮河流域165 个台站 1961－2009 年逐日平均气温和相对湿度资料，采用GIS 技术对淮河流域四季及年空气相对 湿度进行空间插值，得到了 1km×1km 栅格序列。在此基础上，对淮河流域空气相对湿度 时空格局及其变化特征进行了研究。结果表明：淮河流域相对湿度年内变化曲线呈单峰型分 布，相对湿度8 月最大，2 月和3 月最小；空间上呈南部高于北部、山区高于平原、近海多 于内陆的分布格局。近49a 来淮河流域相对湿度年际波动较大，除夏季相对湿度有增大趋势 外，其他线性变化趋势不显著，但1980s 中期以来相对湿度均明显减小。REOF 分析表明， 年相对湿度序列空间上可分为5 个主要区域。流域年平均相对湿度存在序列存在9～14a 的 显著周期振荡，并且2004 年以来相对湿度明显变小。 关键词：相对湿度；GIS 插值；时空变化；淮河流域 1 引言 20 世纪以来，全球和中国的气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化[1-4] 。相关研 究表明，全球变暖导致地表蒸发增加，从而引发全球干旱化的发展和加剧[5] 。土壤湿度变化 作为气候变化研究重要方面一直受到有关研究的重视，但近地层空气湿度的研究却鲜少受到 [6-9] 关注 。空气相对湿度影响生态系统中动植物的生长、人类生活环境的舒适程度以及各行 各业的生产活动。特别是在气候变化研究方面，气溶胶的辐射性被认为是十分重要的关键因 子，而空气相对湿度是影响大气气溶胶粒子短波辐射特性的重要因子[10-11] 。 淮河流域是我国重要的商品粮生产基地，农业经济发达。在气候变暖背景下，淮河流域 相对湿度发生了明显变化，其连锁反应是导致土壤干湿程度的改变。因而，空气湿度的变化 对农业生态环境以及农作物产量必然会产生较大影响。本文利用 GIS 技术开展气候变暖背 景下淮河流域近地层空气相对湿度时空演变特征精细化研究，充分考虑地形与海拔对相对湿 度的影响，这将进一步丰富对淮河流域气候过渡带气候变化的认识，为认识空气相对湿度变 化对生态系统、人类生活和生产的影响提供参考，也对理解全球气候变化下的淮河流域生态 脆弱区干湿变化问题有积极意义。 2 资料与方法 2.1 资料来源 本文选用淮河流域 165 个气象台站 1961－2009 年逐日平均气温和平均相对湿度资料， 个别缺测数据由周边台站代替。资料由流域四省（河南、安徽、江苏和山东）气象局提供， 由于气象站点空间分布均匀，且兼顾不同地形状况，具有较好代表性，能满足研究需要。 淮河流域空间数据主要包括流域边界、数字地面高程（DEM ）、气象站点分布等，主要 是通过数字化和利用站点经纬度自动生成。由于空间数据为经纬度坐标系，而最终结果需要 以公里网坐标存储运算，因此利用ArcGIS 的投影变换功能将空间数据的坐标系转换成等面 积Albers 投影下的公里网坐标。 1.2 研究方法 空气相对湿度受温度和海拔高度的综合影响，因此插值过程中要考虑温度和高程因素的 影响。先将台站资料订正到海平面高度，某一高程的空气相对湿度由以下公式求得[12] ： 7.5 t0 7.5 t z z 237.3 237t0 .3 t z r r 10 （1） 0 r t 式中 为海平面相对湿度， 为海平面气温（℃）， 为高程 z 处的温度（℃），自由 t 0 0 z 大气中 为常数（ 1/ 5000 m 1 ）。利用GIS 技术在水平方向上进行内插，然后在垂直 z z 方向上代入以上公式进行拟合，即可得到淮河流域相对湿度空间分布图层。 空气相对湿度时间序列的演变特征，主要是运用 REOF 、线性倾向率、功率谱以及